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1 引 言
在雙饋調(diào)速系統(tǒng)中，當(dāng)轉(zhuǎn)子勵磁電源采用三相零式AC/AC變頻器時，根據(jù)“余弦交疊法”來產(chǎn)生觸發(fā)脈沖需要一套三相“期望正弦波”。過去常用模擬電子線路來實現(xiàn)，使用器件多，線路復(fù)雜，工作不可靠，不易實現(xiàn)精確的控制。本文采用MITEL公司生產(chǎn)的三相SPWM發(fā)生器SA866AE來產(chǎn)生所需的三相正弦波。其外圍器件少，精度高，抗干擾能力強，特別適用于工業(yè)現(xiàn)場較惡劣的環(huán)境。
2 SA866AE特點及工作原理
2.1 主要特點
(1)無需微處理器
(2)外接EEPROM編程
(3)產(chǎn)生的三相SPWM波形相序可調(diào)
(4)可控制電壓和頻率的變化
(5)載頻可達(dá)24KHZ的靜音工作
(6)工作頻率范圍0~4KHZ，可整定在低頻區(qū)（幾HZ——幾十HZ）
(7)雙緣調(diào)制
(8)串行接口
2.2 工作原理簡介
圖1是SA866AE內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)工作方式的框圖。ADC是模數(shù)轉(zhuǎn)換器，具有16位的精度，它將SETPOINT腳上的直流電壓信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)字量控制PWM的輸出頻率，Vref是ADC的參考電壓。DIR用于調(diào)節(jié)輸出正弦波的相序。Vmon和Imon輸入都是模擬量，起到保護(hù)的作用，它也可
以間接的影響輸出正弦波的電壓幅值。SETTRIP控制PWM的輸
出，高電平關(guān)斷PWM的輸出，只有通過復(fù)位輸入才能恢復(fù)工作。RPHT、RPHB、YPHT、YPHB、BPHT、BPHB為SPWM的上下橋互補對稱輸出，本文中用RPHT，YPHT，BPHT作為“期望正弦波”的輸出腳。輸入波ROM單元以數(shù)字形式存放著等效的連續(xù)的正弦電壓波形。載波發(fā)生單元由一個上/下計數(shù)器和一個數(shù)字比較器構(gòu)成。SPWM信號是通過比較ROM中的參考波形（近似正弦波）和載波波形（三角波），而取得的一系列脈沖串，如圖2。
SA866AE 微線形三線串行接口可與256或1024位的串行總線型EEPROM兼容，如93CXX系列，要求EEPROM為默認(rèn)或可通過ORG選擇16位格式，而且有自動增量的功能。因此不需要連續(xù)觸發(fā)CS，即可連續(xù)下載數(shù)據(jù)。PAGE0，PAGE1兩個邏輯管腳決定所選的EEPROM中的儲存單元。所有的參數(shù)存在EEPROM中，復(fù)位以后通過串行接口自動下載。
3 正弦平滑波形的獲得
從SA866AE輸出的三相SPWM 經(jīng)過低通濾波后，可以得到三相正弦波。電路框圖如圖3。
3.1 低頻正弦波頻率的整定及調(diào)節(jié)
設(shè)調(diào)速控制系統(tǒng)所要求的低頻正弦波頻率范圍為0.5~5HZ。SA866AE的輸出頻率為0~4KHZ，由載波頻率和輸出電源頻率范圍決定。其中載波頻率由下式?jīng)Q定：
FCARR=FCLK/512×2n+1……………...①
式中FCLK為外接晶振頻率，n是倍率系數(shù)，其值范圍為0~7，初始化時由其對應(yīng)的二進(jìn)制通過EEPROM讀入。輸出電源頻率由下式?jīng)Q定：
FRANGE=FCARR×2m+1/384……………②
式中比例系數(shù)m的值的范圍為0~6，初始化時由其對應(yīng)的二進(jìn)制通過EEPROM讀入。
當(dāng)取FCLK為12MHZ時，n=7，m=0時代入①、②式中計算可得最低輸出頻率為0.47HZ，最大載波比N=fc/fr為192。半個周期內(nèi)脈沖個數(shù)P=N/2為96；而當(dāng)m=4時，輸出頻率為7.6HZ。由計算的結(jié)果可以看出，其頻率的調(diào)節(jié)范圍能滿足要求。
3.2 低頻正弦波電壓的調(diào)節(jié)
根據(jù)選擇工作模式的不同，電壓的調(diào)節(jié)方式也不同。如果選擇V/F特性曲線變化，幅值將隨頻率的變化而變化，變化規(guī)律由壓/頻控制參數(shù)（GRAD、PED、KAY、FC）決定，其中GRAD是V/F特性曲線的斜率，由下式?jīng)Q定：
GRAD=（255—PED）×FRANGE/16×Fbase
其中PED 是一個8位二進(jìn)制參數(shù)，如果將PED設(shè)置為255，V/F線形特性不起作用。Fbase是基頻頻率。在我國，F(xiàn)base=50HZ。GRAD<=255。幅值由下式?jīng)Q定：
A%={（GRAD×F）/16+PED}×100/255
其中F是瞬時頻率的高8位。如果A%>100%，那么A%=100%，即在V/F線形特性中，對幅值進(jìn)行了限幅處理。
3.3 低頻正弦波相序的調(diào)節(jié)
DIR腳的邏輯輸入信號允許PWM輸出相序反向。高電平時輸出的相序為R-B-Y，低電平時輸出的相序為R-Y-B。
根據(jù)所需低頻正弦波相關(guān)參數(shù)的需要，將設(shè)計好的相關(guān)參數(shù)，以控制字的形式通過編程器寫到外接的EEPROM中，SA866AE將通過所給的地址信號獲得相應(yīng)的初始化數(shù)據(jù)。
4 SA866AE正弦波發(fā)生器在雙饋調(diào)速中的應(yīng)用
調(diào)速系統(tǒng)采用線繞電機(jī)，如圖4。電機(jī)定子接工頻電網(wǎng)，變頻器接于轉(zhuǎn)子。余弦波與三相“期望正弦波”經(jīng)過比較器后產(chǎn)生的觸發(fā)脈沖，經(jīng)過隔離驅(qū)動單元后送AC/AC主回路。
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